সুপরিবাহী পদার্থে (conductors) valence band এবং conduction band একটির সাথে আরেকটি ওভারল্যাপ করে থাকে।

এর মানে হলো, ভ্যালেন্স ব্যান্ডের সর্বোচ্চ শক্তিস্তর এবং কন্ডাকশন ব্যান্ডের সর্বনিম্ন শক্তিস্তরের মধ্যে কোনো শক্তি ব্যবধান (energy gap) থাকে না। কিছু ক্ষেত্রে, তারা একে অপরের মধ্যে মিশে থাকে।

এই ওভারল্যাপিং এর কারণে, ভ্যালেন্স ব্যান্ডের ইলেকট্রনগুলো খুব সহজেই কন্ডাকশন ব্যান্ডের দিকে যেতে পারে সামান্যতম শক্তি পেলেই। ফলে, পরিবাহী পদার্থে প্রচুর সংখ্যক মুক্ত ইলেকট্রন থাকে যা তড়িৎ পরিবহনে অংশ নেয়।

সহজভাবে বললে:

• ভ্যালেন্স ব্যান্ড (Valence Band): এটি সেই শক্তিস্তর যেখানে পরমাণুর যোজ্যতা ইলেকট্রন (valence electrons) অবস্থান করে। এই ইলেকট্রনগুলো সাধারণত পরমাণুর সাথে আবদ্ধ থাকে এবং তড়িৎ পরিবহনে অংশ নেয় না।
• কন্ডাকশন ব্যান্ড (Conduction Band): এটি সেই শক্তিস্তর যেখানে ইলেকট্রনগুলো মুক্তভাবে চলাচল করতে পারে এবং তড়িৎ পরিবহনে অংশ নিতে পারে।

অপরিবাহী (insulators) এবং অর্ধপরিবাহী (semiconductors) পদার্থের ক্ষেত্রে ভ্যালেন্স ব্যান্ড এবং কন্ডাকশন ব্যান্ডের মধ্যে একটি নির্দিষ্ট শক্তি ব্যবধান থাকে। এই ব্যবধানের আকার পদার্থের তড়িৎ পরিবাহিতা নির্ধারণ করে। কিন্তু সুপরিবাহীর ক্ষেত্রে এই ব্যবধান শূন্য অথবা নেগেটিভ (ওভারল্যাপিং এর কারণে)।

সঠিক উত্তর হলো শূন্য।

একটি আদর্শ ভোল্টেজ উৎসের অভ্যন্তরীণ রোধ (Internal Resistance) তাত্ত্বিকভাবে শূন্য ধরা হয়। এর অর্থ হলো, উৎসটির আউটপুট ভোল্টেজ লোডের মানের উপর নির্ভরশীল নয় এবং সর্বদা একটি নির্দিষ্ট ধ্রুব মানে বজায় থাকে। যদিও বাস্তবে কোনো ভোল্টেজ উৎসের অভ্যন্তরীণ রোধ পুরোপুরি শূন্য হয় না, তবে আদর্শ ক্ষেত্রে এটি শূন্য হিসেবে বিবেচনা করা হয়।

অভ্যন্তরীণ রোধের কারণে, বাস্তব ভোল্টেজ উৎসের সাথে লোড সংযোগ করলে কিছু ভোল্টেজ অভ্যন্তরীণ রোধের মধ্যে ড্রপ হয়, ফলে লোডে সরবরাহকৃত ভোল্টেজ উৎসের নিজস্ব ভোল্টেজের চেয়ে কিছুটা কম হয়। আদর্শ ভোল্টেজ উৎসে এই ভোল্টেজ ড্রপ শূন্য হওয়ার কথা।

একটি আদর্শ তড়িৎ উৎসের অভ্যন্তরীণ রোধ শূন্য।

একটি আদর্শ তড়িৎ উৎস এমন একটি উৎস যা এর সাথে সংযুক্ত লোডের রোধ নির্বিশেষে সর্বদা একটি ধ্রুবক ভোল্টেজ সরবরাহ করে। অভ্যন্তরীণ রোধ শূন্য হলে, উৎসের মধ্যে ভোল্টেজ ড্রপ হবে শূন্য, এবং লোডের রোধের পরিবর্তনের সাথে সাথে আউটপুট ভোল্টেজ স্থির থাকবে।

বাস্তবে, কোনো তড়িৎ উৎসেরই অভ্যন্তরীণ রোধ শূন্য হয় না। তবে, আদর্শ তড়িৎ উৎসের ধারণাটি বিভিন্ন তড়িৎ বর্তনীর বিশ্লেষণ এবং নকশার ক্ষেত্রে একটি গুরুত্বপূর্ণ সরলীকরণ হিসেবে ব্যবহৃত হয়।

১০০ ওয়াটের একটি বৈদ্যুতিক বাল্ব এক ঘন্টা চললে ০.১ কিলোওয়াট-ঘণ্টা (kWh) শক্তি ব্যয় হয়।

এখানে হিসাবটি দেওয়া হলো:

• বাল্বের ক্ষমতা (Power) = ১০০ ওয়াট
• সময় (Time) = ১ ঘন্টা

আমরা জানি, শক্তি (Energy) = ক্ষমতা (Power) × সময় (Time)

সুতরাং, ব্যয়িত শক্তি = ১০০ ওয়াট × ১ ঘন্টা = ১০০ ওয়াট-ঘন্টা

বিদ্যুৎ বিল সাধারণত কিলোওয়াট-ঘন্টায় (kWh) হিসাব করা হয়। ওয়াট-ঘণ্টাকে কিলোওয়াট-ঘণ্টায় পরিবর্তন করতে ১০০০ দিয়ে ভাগ করতে হয়।

সুতরাং, ব্যয়িত শক্তি = ১০০ ওয়াট-ঘন্টা ÷ ১০০০ = ০.১ কিলোওয়াট-ঘণ্টা।

ইলেকট্রিক বাল্বের ফিলামেন্ট টাংস্টেন (Tungsten) নামক ধাতু দ্বারা তৈরি।

টাংস্টেন ব্যবহারের প্রধান কারণগুলো হলো:

• উচ্চ গলনাঙ্ক: টাংস্টেনের গলনাঙ্ক খুবই বেশি (প্রায় ৩,৪২২° সেলসিয়াস)। বৈদ্যুতিক বাল্ব জ্বলার সময় ফিলামেন্ট অত্যন্ত উত্তপ্ত হয়, তাই এমন একটি ধাতু প্রয়োজন যার এত উচ্চ তাপমাত্রায়ও গলে যাওয়ার সম্ভাবনা থাকে না।
• উচ্চ রোধ: টাংস্টেনের রোধ তুলনামূলকভাবে বেশি। এর ফলে এর মধ্য দিয়ে বিদ্যুৎ প্রবাহিত হলে এটি উত্তপ্ত হয়ে আলো বিকিরণ করে।
• কম বাষ্পীভবনের হার: উচ্চ তাপমাত্রায়ও টাংস্টেনের বাষ্পীভূত হওয়ার হার খুব কম। এর ফলে বাল্বের জীবনকাল দীর্ঘ হয়।
• সহজলভ্যতা: অন্যান্য উচ্চ গলনাঙ্ক বিশিষ্ট ধাতুর তুলনায় টাংস্টেন সহজলভ্য।

AC কে DC করার যন্ত্রের নাম হলো রেকটিফায়ার (Rectifier)।

রেকটিফায়ার একটি ইলেকট্রনিক ডিভাইস যা পর্যায়ক্রমিক দিক পরিবর্তনকারী অল্টারনেটিং কারেন্ট (AC)-কে একমুখী ডিরেক্ট কারেন্ট (DC)-এ রূপান্তরিত করে। এই প্রক্রিয়াটিকে রেকটিফিকেশন বলা হয়।

রেকটিফায়ার বিভিন্ন ধরনের হতে পারে, যেমন:

• হাফ-ওয়েভ রেকটিফায়ার (Half-wave rectifier): এটি এসি তরঙ্গের কেবল একটি অংশকে ডিসি-তে রূপান্তর করে।
• ফুল-ওয়েভ রেকটিফায়ার (Full-wave rectifier): এটি এসি তরঙ্গের উভয় অংশকে ডিসি-তে রূপান্তর করে এবং তুলনামূলকভাবে মসৃণ ডিসি আউটপুট দেয়। এর মধ্যে ব্রিজ রেকটিফায়ার অন্যতম।

ডায়োড হলো রেকটিফায়ারের মূল উপাদান, যা এক দিকে তড়িৎ প্রবাহকে প্রবাহিত করতে দেয় এবং বিপরীত দিকে বাধা দেয়।

• $P$ হলো ক্ষমতা (ওয়াটে), এখানে $P = 60$ W
  
• $V$ হলো বিভব পার্থক্য (ভোল্টে), এখানে $V = 220$ V
  
• $R$ হলো রোধ (ওহমে), যা আমাদের নির্ণয় করতে হবে।
  

যে যন্ত্রের সাহায্যে যান্ত্রিক শক্তিকে বিদ্যুৎ শক্তিতে রূপান্তরিত করা হয়, তাকে জেনারেটর (Generator) বা ডায়নামো (Dynamo) বলা হয়।

জেনারেটরের মূলনীতি হলো ফ্যারাডের ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক ইন্ডাকশনের সূত্র। এর মাধ্যমে চৌম্বক ক্ষেত্রে একটি কন্ডাক্টরকে ঘোরানোর ফলে তাতে বিদ্যুৎ উৎপন্ন হয়।

সঠিক উত্তরটি হলো ঘঃ রেক্টিফায়ার হিসেবে।

ব্যাখ্যা

ডায়োড সবচেয়ে বেশি ব্যবহৃত হয় রেকটিফায়ার হিসেবে। রেকটিফায়ার হলো এমন একটি সার্কিট যা পর্যায়ক্রমিক তড়িৎপ্রবাহ বা অল্টারনেটিং কারেন্ট (AC) কে সরাসরি তড়িৎপ্রবাহ বা ডাইরেক্ট কারেন্টে (DC) রূপান্তরিত করে। ডায়োডের মূল ধর্ম হলো এটি শুধুমাত্র এক দিকে বিদ্যুৎ প্রবাহকে যেতে দেয়, যা রেকটিফায়ার তৈরির জন্য অপরিহার্য। এই কারণে প্রায় সব ধরনের ইলেকট্রনিক্স ডিভাইসের পাওয়ার সাপ্লাইতে (যেমন, মোবাইল চার্জার, কম্পিউটার) রেকটিফায়ার ব্যবহৃত হয়।

বাসা-বাড়িতে সরবরাহকৃত বিদ্যুতের ফ্রিকোয়েন্সি হলো ৫০ Hz (হার্টজ)।

এর অর্থ হলো, প্রতি সেকেন্ডে বৈদ্যুতিক প্রবাহের দিক ৫০ বার পরিবর্তিত হয়। বাংলাদেশে সাধারণত বিদ্যুতের ভোল্টেজ থাকে ২২০-২৪০ ভোল্ট (AC)।

এক কিলোওয়াট-ঘণ্টা বা ১ kWh হলো বৈদ্যুতিক শক্তির একটি একক, যা সাধারণত বাসা-বাড়িতে বিদ্যুৎ খরচের পরিমাণ পরিমাপ করতে ব্যবহৃত হয়।

কিলোওয়াট-ঘণ্টার ব্যাখ্যা

যদি কোনো বৈদ্যুতিক যন্ত্রের ক্ষমতা ১ কিলোওয়াট (kW) হয় এবং সেটি ১ ঘণ্টা ধরে চলে, তাহলে যে পরিমাণ বিদ্যুৎ খরচ হয়, তাকে এক কিলোওয়াট-ঘণ্টা বলা হয়।

উদাহরণস্বরূপ, একটি ১০০ ওয়াটের বাল্ব যদি একটানা ১০ ঘণ্টা ধরে জ্বালিয়ে রাখা হয়, তাহলে মোট বিদ্যুৎ খরচ হবে (১০০ ওয়াট × ১০ ঘণ্টা) = ১০০০ ওয়াট-ঘণ্টা বা ১ কিলোওয়াট-ঘণ্টা। বৈদ্যুতিক বিল হিসাব করার সময় বিদ্যুৎ সরবরাহকারী সংস্থা এই কিলোওয়াট-ঘণ্টা (kWh) এককটি ব্যবহার করে।

এটি প্রায় ৩.৬ মিলিয়ন জুল শক্তির সমান।

ট্রান্সফরমার মূলত পারস্পরিক আবেশ (Mutual Induction) নীতির ওপর ভিত্তি করে কাজ করে।

পারস্পরিক আবেশের মূলনীতি

একটি ট্রান্সফরমারের দুটি কুণ্ডলী থাকে— একটি প্রাথমিক কুণ্ডলী (Primary Coil) এবং অন্যটি সেকেন্ডারি কুণ্ডলী (Secondary Coil)। যখন প্রাথমিক কুণ্ডলীতে পর্যাবৃত্ত প্রবাহ (Alternating Current) চালনা করা হয়, তখন এর চারপাশে একটি পরিবর্তনশীল চৌম্বক ক্ষেত্র তৈরি হয়। এই পরিবর্তনশীল চৌম্বক ক্ষেত্রটি যখন সেকেন্ডারি কুণ্ডলীর মধ্য দিয়ে যায়, তখন পারস্পরিক আবেশের কারণে সেকেন্ডারি কুণ্ডলীতে একটি বিভব (voltage) আবিষ্ট হয়।

এভাবেই পারস্পরিক আবেশের মাধ্যমে ট্রান্সফরমার বিদ্যুৎ শক্তিকে এক বর্তনী থেকে অন্য বর্তনীতে স্থানান্তর করে, যা ভোল্টেজ বাড়াতে বা কমাতে ব্যবহৃত হয়।

অর্ধপরিবাহী হলো সেই বস্তু যার পরিবাহকত্ব অন্তরকের চেয়ে বেশি কিন্তু পরিবাহকের তুলনায় কম। সিলিকন, জার্মেনিয়াম, গ্যালিয়াম ইত্যাদি অর্ধপরিবাহী। লোহা অর্ধপরিবাহী নয়। লোহা তড়িৎ পরিবাহক।

স্টেপ আপ ট্রান্সফর্মার অল্প বিভবের (ভোল্ট) অধিক তড়িৎ প্রবাহকে অধিক বিভবের (ভোল্ট) অল্প তড়িৎ প্রবাহে রূপান্তরিত করে। স্টেপ ডাউন ট্রান্সফর্মার অধিক বিভবের (ভোল্ট) অল্প তড়িৎ প্রবাহকে অল্প বিভবের (ভোল্ট) অধিক তড়িৎ প্রবাহে রূপান্তরিত করে। অর্থাৎ, স্টেপ ডাউন ট্রান্সফর্মারের সাহায্যে বিদ্যুতের উচ্চতর ভোল্ট থেকে নিম্নতর ভোল্ট পাওয়া যায়।

রেগুলেটরের মাধ্যমে বৈদ্যুতিক পাখায় বিদ্যুৎ সরবরাহ নিয়ন্ত্রণ করা হয়। যার ফলে বৈদ্যুতিক পাখা ধীরে ঘুরলেও বিদ্যুৎ খরচ একই হয়, কারণ সবসময় বিদ্যুৎ ক্ষমতা একই খরচ হয়।

ফটোইলেকট্রিক কোষ হলো বিশেষ এক ধরনের ডায়োড, যার ওপর আলোক পড়লে আলোক শক্তি বিদ্যুৎ শক্তিতে রূপান্তরিত হয়। গতিশীল চার্জের কারণে চৌম্বক ক্ষেত্র সৃষ্টি হয়।

বৈদ্যুতিক বাল্বের (Electric bulb) ভিতরে ফিলামেন্ট নামক বিশেষ এক ধরনের তারের কুণ্ডলী থাকে যার মধ্য দিয়ে বিদ্যুৎ প্রবাহিত হলে তাপ ও আলো উৎপন্ন হয়। এ ফিলামেন্টটি টাংস্টেন নামক এক প্রকার ধাতুর তৈরি।

‘ধনাত্মক’ ও ‘ঋণাত্মক’ চার্জযুক্ত দুটি মেঘ কাছাকাছি আসলে আকর্ষণের ফলে চার্জ এক মেঘ থেকে অন্য মেঘে দ্রুত ছুটে যায়। ফলে ইলেকট্রনের (চার্জ) গতিপথে যে তীব্র আলোক উৎপন্ন হয় তাকে বিজলী চমকানো বলে।

বর্তনী সম্পূর্ণ করতে ধনাত্মক ও ঋণাত্মক চার্জের সংযোগের প্রয়োজন হয়। কিন্তু বিদ্যুৎবাহী তারে পাখি বসলে বর্তনী পূর্ণ হয় না বলে পাখি বিদ্যুতায়িত হয়ে মারা যায় না। কিন্তু পাখিটি যদি অন্য তার স্পর্শ করে কিংবা ভূ-সংযুক্ত কোনো পরিবাহীর সংস্পর্শে আসে, তাহলে বর্তনী পূর্ণ হবে এবং এর ভেতর দিয়ে বিদ্যুৎ প্রবাহিত হওয়ার ফলে পাখিটি মারা যাবে।

বর্তনীতে সার্কিট ব্রেকার ব্যবহার করা হয় অতিমাত্রায় বিদ্যুৎ প্রবাহজনিত বৈদ্যুতিক দুর্ঘটনার হাত থেকে বৈদ্যুতিক যন্ত্রপাতি রক্ষার জন্য। সার্কিট ব্রেকারে টিন ও সিসার তৈরি একটি কম গলনাঙ্কের সঙ্কর ধাতুর তৈরি ‘ফিউজ’ বা তার ব্যবহার করা হয়। এর মধ্য দিয়ে একটি নির্দিষ্ট মাত্রায় অতিরিক্ত বিদ্যুৎ প্রবাহিত হলে এটি গলে গিয়ে বিদ্যুৎ বর্তনী বিচ্ছিন্ন হয়ে যায় এবং বৈদ্যুতিক দুর্ঘটনার হাত থেকে বৈদ্যুতিক যন্ত্রপাতি রক্ষা পায়।

রেগুলেটরের মাধ্যমে বৈদ্যুতিক পাখায় বিদ্যুৎ সরবরাহ নিয়ন্ত্রণ করা হয়। যখন বৈদ্যুতিক পাখা ধীরে ঘুরানোর জন্য বিদ্যুৎ প্রবাহ কমানো হয় তখন অতিরিক্ত বিদ্যুৎ রেগুলেটরে তাপ সৃষ্টি করে। যার ফলে বৈদ্যুতিক পাখা ধীরে ঘুরলেও বিদ্যুৎ খরচ একই হয় কারণ সবসময় বিদ্যুৎ প্রবাহ একই থাকে।

‘এমপ্লিফায়ার’ বিবর্ধক শব্দশক্তিকে জোরালো করে। জেনারেটর যান্ত্রিকশক্তিকে বৈদ্যুতিক শক্তিতে রূপান্তরিত করে। লাউড স্পিকার তড়িৎশক্তিকে শব্দশক্তিতে রূপান্তরিত করে এবং মাইক্রোফোন শব্দতরঙ্গকে বিদ্যুৎ প্রবাহে পরিণত করে।

তরঙ্গ হিসেবে নির্দিষ্ট কোনো রাশি যেমন- শব্দচাপ, বৈদ্যুতিক তীব্রতা তরঙ্গ নির্দেশ করার জন্য অন্যান্য রাশি, সুস্থিত মান থেকে একটি সম্পূর্ণ চক্রে প্রতি একক সময়ে যতবার উঠানামা করে তাই হলো কম্পাঙ্ক (Frequency) । এর সাধারণ একক হলো ‘হার্জ’ (Hertz)।

বৈদ্যুতিক বাল্বের ভেতরে নাইট্রোজেন গ্যাস ব্যবহারের ফলে ফিলামেন্টের তাপমাত্রা ২৭০০° C এর বেশি উঠতে পারে না। ফলে ফিলামেন্ট গলে যায় না।

‘ধনাত্মক’ ও ‘ঋণাত্মক’ চার্জযুক্ত দুটি মেঘ কাছাকাছি আসলে আকর্ষণের ফলে চার্জ এক মেঘ থেকে অন্য মেঘে দ্রুত ছুটে যায়। ফলে ইলেকট্রনের (চার্জ) গতিপথে যে তীব্র আলোক উৎপন্ন হয় তাকে বিজলী চমকানো বলে।

স্টোরেজ ব্যাটারির সাহায্যে দিনের সৌরশক্তিকে সঞ্চিত করে রাতে ব্যবহার করা যায়।

বৈদ্যুতিক পাখা ধীরে ধীরে ঘুরলে বিদ্যুৎ খরচ একই থাকে। কারণ বৈদ্যুতিক পাখার গতি কমালে রেগুলেটর বিদ্যুৎ শক্তিকে তাপ শক্তিতে রূপান্তরিত করে। ফলে, বিদ্যুৎ খরচ একই থাকে।

আগেকার রেগুলেটরগুলোতে বিদ্যুৎ খরচ একই থাকত, কিন্তু আধুনিক অনেক রেগুলেটরগুলোতে বিদ্যুৎ খরচ কিছুটা কমানো সম্ভব।

বৈদ্যুতিক তারের রোধের জন্য উচ্চ ভোল্টেজ ব্যবহার করে দূরবর্তী স্থানে বিদ্যুৎ নিয়ে আসা হয়। এতে বিদ্যুতের অপচয় কম হয়।

যে যন্ত্র তড়িৎ শক্তিকে যান্ত্রিক শক্তিতে রূপান্তরিত করে তাকে বৈদ্যুতিক মটর বলে এবং যান্ত্রিক শক্তিকে তড়িৎ শক্তিতে রূপান্তর কারী যন্ত্রকে জেনারেটর বলে।